仪表供电系统UPS并机冗余隐患整治.pdf

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1、512化工自动化及仪表第44卷仪表供电系统UPS并机冗余隐患整治张五一王以平王小晶(中国石油玉门油田分公司炼化总厂)摘要介绍仪表供电系统UPS的供电方式，分析仪表供电系统UPS并联冗余系统的特点与存在的隐惠，介绍系统性冗余和设备冗余理论，提出将UPS并联冗余系统改为双机分段供电方式的技术实施方案。完成改造后系统一次性投运成功，催化、重整加氢、柴油改质、气分MTBE装置仪表供电系统UPS并机冗余可靠性符合炼化板块电气管理的相关要求。关键词仪表供电系统UPS双机并列分段供电系统性冗余设备冗余中图分类号TH862+．7文献标识码B文章编号1000—3932(20

2、17)05-0512-04中国石油玉门油田分公司炼化总厂仪表供电系统UPS的安全性直接关系到仪表控制系统DCS、ESD和SIS的安全，现场控制仪表的安全，工艺参数的平稳控制和生产装置的安全可靠运行。因此，笔者针对安全环保检查和审核问题清单中关于催化、重整加氢、柴油改质、气分MTBE装置仪表供电系统UPS并机冗余可靠性不符合炼化板块电气管理的相关要求，将这几套装置的双机冗余方式改为双机分段供电方式，以提高仪表供电系统UPS的本质安全。1仪表供电系统冗余方式目前，中国石油玉门油田分公司炼化总厂仪表供电系统的冗余方式见表1。表1仪表供电系统冗余方式作者简介：张五

3、一(1965-)，工程师，从事玉门炼化总厂计算机现场离散控制和UPS日常维护工作，ylcompzwy@163tonio第5期张五一等．仪表供电系统UPS并机冗余隐患整治2仪表供电系统UPS并联冗余的特点与存在的隐患为了提高仪表供电系统的可靠性，常将几台UPS并联连接。然而所有UPS的输出阻抗不可能都相同，加之各逆变器的输出电压和市电电压锁相都具有正负误差，导致各UPS的输出电压既有相位差又有幅值差，因此将UPS直接并联是危险的，只有具有并联功能的UPS才能并联。图1中将两台UPS的输出直接并联，这必须在原UPS的基础上增加并联板才能满足下列条件：相位和幅值

4、相同，两个UPS之间无破坏性环流产生。＼j备自gtASr晡j、JJ、I-_●●-、苕]、一毯-三压广—1L囱^三-0一．．I●●_⋯1uPs输删I乜枉i＼、]现场仪自控制器]挖制kfl操作站]

5、)1．c⋯图1UPS并联连接仪表供电系统UPS并联连接的优点在于它不仅可以提高可靠性，而且多台UPS共同承担负载，过载能力强，平均无故障时间不少于50万小时，抗超载和抗负载短路能力强。在正常情况下，两台UPS各带50％负载，两台UPS的老化程度一致并可随时进行扩容，实现Ⅳ+1并联系统，在线维护维修方便，因此该技术在UPS电源系统应用上是比较先进的一种并机冗余技术。但

6、是通过近年来的使用，UPS并联逐渐暴露出一些不足之处。从图1可以看出，在冗余并机系统中，UPSl和UPS2并机冗余后的输出是合并在一起的，通过主控室配电柜分配给控制器、I／O卡件、现场仪表和各操作站，导致UPS输出端存在“单点瓶颈”的隐患。即当其中一台UPS发生故障时，存在故障扩散和窜扰的隐患，严重时会出现宕机事故导致DCS和现场仪表的供电中断。因此，虽然UPS冗余并机系统提高了UPS自身的平均无故障时间，但并没有解决UPS冗余并机系统输入输出装置、供电线路等存在的问题，也不能解决UPS供电系统的可维护性问题。3仪表供电系统可靠性的影响因素3．1系统性冗余

7、系统性冗余UPS是两个完全独立的系统组成互为备用的冗余系统。UPS主机、电池、双电源自动切换开关、旁路隔离变压器、输入输出开关、配电盘及连接电缆线等所有设备、配件、辅件都是冗余的，互为备用的。系统性冗余UPS系统适用于具有两个交流输入端的DCS、ESD、SIS负载和现场控制仪表电源系统。使用两台功率相等的UPS，UPSl的输出端连接到DCS、ESD、SIS和现场控制仪表电源系统的交流电源输入端1，UPS2的输出端连接到DCS、ESD、SIS和现场控制仪表电源系统的交流电源输入端2，这样就组成了系统性冗余UPS系统。对于其他单交流输入端的负载(操作站、交换机

8、及报警器等)不能实现供电系统冗余。系统性冗余的优点如下：a．保留了并联冗余和热备份uPs系统的全部优点；b．克服了并联冗余和热备份UPS系统的全部缺点；c．对于DCS系统，只有在UPSl、UPS2、市电1、市电2同时发生故障或者停电时才会失电，因此系统性冗余UPS配置方案的可靠性极高，平均无故障时间高达120万小时。系统性冗余的缺点如下：a．当UPS系统的负载除了DCS系统外还有其他负载(操作站、交换机及报警器等)时，其他负载可直接接到UPSl或UPS2上，或根据具体情况分配到UPSl和UPS2上，但其他负载的供电系统无冗余保护；b．如果其他负载的供电系统

9、必须具有冗余保护，则必须增加静态转换开关(STS)设备。3．2设备